中波自立天線的多業務共塔發射研究

宋東祥

摘 ? 要：多頻共塔技術在廣播發射臺的應用，可以有效地降低建筑工程的造價，實現臺站資源的充分利用。在目前用地成本增加、頻率覆蓋需求增大的背景下，對廣播電視事業的發展有很好的現實意義。文章對此展開了分析。

關鍵詞：中波;共塔發射;干擾

中波廣播從誕生起，曾經“一枝獨秀”“一家獨大”，但如今已遠遠落后于調頻和數字電視的發展。相對于地面數字電視的全國覆蓋和數字調頻的實驗布點，數字中波國家標準至今未出，布點實驗更是遙遙無期。在數字化、網絡化的發展浪潮中，中波的發展已遠遠落后于電視和調頻。一方面，以往中波廣播的接收設備簡單、價格便宜、覆蓋面廣的優勢隨著人民生活水平的提高和調頻廣播的大力布點而漸漸喪失;另一方面，相對于調頻廣播，中波廣播的音質差、抗干擾能力弱、接收天線復雜等缺點在技術上未得到改善，使中波廣播在與調頻廣播的競爭中漸漸落后，導致現階段模擬中波的聽眾不斷流失。

中波轉播臺必須進行轉型升級，才能適應新的形勢發展。一方面，要積極進行數字中波的研究和應急廣播的實驗布局，對數字化、公益性進行升級改造。另一方面，利用自身優勢謀求全方位發展，由單一的中波廣播發射模式向多業務模式發展。平頂山中波轉播臺利用已建成的125 m自立并饋式中波發射天線作為調頻和地面數字電視天線的塔架，進行中波、調頻、數字電視的多業務共塔發射實驗，就是一次有益的探索。河南省平頂山中波轉播臺的多頻共塔技術自2015年研究，2017年實施至今已安全運行將近4年，社會效益和經濟效益明顯。本研究對共塔技術的相關內容進行研究，以供相關單位參考。

1 ? ?多業務共塔可行性分析

2015年，河南省平頂山中波轉播臺建成了高125 m的中波并饋式自立塔天線，底部為四邊形，中波饋電方式為并饋式，共塔發送中波兩個頻率為1 098 kHz，功率分別為25 kW和747 kHz，25 kW。2016年開始探索多功能自立塔的多業務發射，設想是在天線100 m處架設一副4層4面的電視U波段偶極子板天線（俗稱面包天線）用于1 kW數字地面多媒體廣播（Digital Terrestrial Multimedia Broadcast，DTMB）發射;同時在90 m處架設一副調頻單偶極子垂直極化天線，用于3 kW調頻廣播向市區定向發射。經查相關資料和請教專家論證，結論是：在中波自立塔上增加調頻和電視發射是可行的。

關鍵是解決以下問題：（1）自立塔天線增加調頻和電視天線后的機械性是否在安全范圍內。（2）中波發射對調頻和電視的干擾問題如何解決。（3）調頻和電視發射對中波有無影響，如有影響如何解決。（4）調頻和電視饋線感應高頻電如何消除。

經過集思廣益、充分論證，2017年，共塔試驗成功，一直正常工作至今，達到預期要求，收聽、收看效果良好。中波、調頻、數字電視的共塔發射可行性分析主要有兩方面：一方面，是機械性能的影響，包括調頻天線、電視天線、饋線對中波天線塔體荷載、塔體結構、塔體材料的影響。例如，中波發射天線鐵塔是否可以承受調頻、電視天線、饋線的重量;中波發射天線是否可以承受調頻、電視天線安裝后的風荷載;調頻和電視天線架設在中波天線頂端是否會造成中波天線結構不穩定等[1]。另一方面，是電氣性能的影響，包括電視、調頻、中波信號的相互串擾，調頻天線、電視天線對中波天線方向圖的影響。例如，場強圖中副瓣是否增多、仰角是否改變;主瓣的仰角、方向性是否改變;高頻高壓中波信號對調頻、電視發射系統及饋線的影響等。

平頂山中波轉播臺自立式中波天線由中廣國際建筑設計研究院設計，設計標準是按照架設兩幅4層4面U波段電視天線、6層4面調頻雙偶極子天線和兩個直徑2 m的微波天線進行綜合考慮的。風荷載設計標準為風壓10級、地震烈度8級。塔體鋼材采用Q235B優質碳素鋼，鋼管采用20號無縫鋼管，塔柱連接螺栓全部采用8.8級高強度螺栓。剛剛建成的天線鐵塔驗收合格，天線基礎、塔體結構、塔體材質、塔體垂直度均符合設計要求。因此，中波發射天線的機械性能完全滿足此次實驗要求。

電氣性能的影響主要是中波射頻信號對調頻、數字電視系統的影響。為了減少饋線損耗，3 kW調頻發射機和1 kW數字電視發射機直接安放在天調室內，兩部25 kW中波發射機和共塔天線調配網絡也在天調室內。因此，天調室內電磁環境極其惡劣。因為中波發射機功率總和達到50 kW，遠遠大于調頻發射機的功率3 kW和數字電視發射機的1 kW，同時，調頻、電視發射機離中波天線、中波發射機、中波天線調頻網絡距離很近，中波場強超過120 dBuv/m，所以消除中波干擾就成了此次實驗成敗的關鍵。調頻、數字電視發射機的安裝位置盡可能地遠離干擾源、對干擾源采取措施，同時將天線調配網絡隔離，專門為中波天線調配網絡建了一個電磁屏蔽房，并將中波發射機外殼可靠接地。

中波射頻信號會通過基帶信號和音頻信號傳輸系統及電源系統竄入調頻和數字電視發射機，對發射機造成干擾或損壞。解決的辦法是做好調頻和數字電視系統的屏蔽可靠接地，對傳輸音頻的信號線和傳輸數字電視的網線都采用金屬箔屏蔽線，集中一端接地、另一端懸空，避免屏蔽層中有感應電流形成;同時，所有信號線一律穿鋁塑管，保證屏蔽效果。調頻發射機和數字電視發射機的電源都采用開關型穩壓電源，電源模塊均裝有共模扼流圈和高頻濾波電容，能有效濾除高頻干擾，并且開關型穩壓電源對高頻干擾本身就有很好的防護能力，因此，電源線采用編織銅網屏蔽線即可。若在實驗中干擾信號還未被有效地濾除，可以考慮在調頻、數字電視發射機電源進入發射機之前加裝1∶1的隔離變壓器消除共模干擾;同時將調頻和數字電視發射機接地端接地，將數字電視發射機內部各單元模塊，例如激勵器、功放、功率合成、濾波器等接地端，用裸銅軟線串聯起來和機殼一起可靠接地，使調頻和數字電視發射機自身對中波射頻信號屏蔽[2]。

中波天線上的高壓射頻信號會在調頻、數字電視饋管上產生感應電壓，通過饋管進入發射機對發射機造成損壞。仔細研究后發現，數字電視發射機自身裝有帶通濾波器，可以有效地濾除中波干擾信號，并在每個功放的輸出端裝有隔離器，可進一步降低中波干擾;調頻發射機則需要在輸出端另外加裝帶通濾波器，濾除中波高頻干擾信號[3]。

幾乎與中波天線等高的調頻、數字電視饋管與中波天線直接接觸，感應的高頻、高壓中波信號會造成兩者之間放電打火，更有甚者會擊穿絕緣層燒壞饋管。參考借鑒同行成熟的經驗：對饋管與中波塔體進行等電位處理。就是將調頻和電視饋管每隔10 m剝去一層3.5 cm長的外聚乙烯絕緣層，用0.8 mm厚、3 cm寬的銅條繞饋管剝去外層的銅管一圈，再用不銹鋼抱箍卡緊銅條，銅條一端用螺栓與中波塔體可靠連接。用87硅膠涂在剝開處，再用3M防水膠帶繞包進行絕緣防水處理，最后用3M聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）電工膠帶繞包進行機械防護。在對饋管做等電位處理之前，一定要先將饋管在鐵塔上固定好，不能再移動。因為饋管等電位處剝去絕緣層后，整個饋管的機械強度降低，若再次移動饋管，剝去絕緣層的地方銅螺旋管容易彎曲打折，造成饋管漏氣損壞。

2 ? ?調頻和數字電視系統的安裝調試

首先，安裝數字電視天線，將4層4四面U波段偶極子天線安裝在中波天線的最高層，層間距離150 mm，紅白相間排列。功分器安裝在天線陣列的中部，固定于中波塔體內部。功分器為等幅同相輸出，功分器末級到天線的連線必須等長，保證等相位。主饋管使用SDY-50-80型號，吊裝固定之前用搖表測量饋管的絕緣電阻是否達標。用矢量網絡分析儀，采用開路、短路法測阻抗是否也達標。饋管吊裝到位后，頂端用饋管專用卡具固定，其余每2.5 m處用卡具固定。注意：等電位處理只是讓饋管的外側銅管和中波鐵塔電氣連接，不具有固定饋管的功能。所有部件連接緊固后，在接頭處涂87硅膠密封，再用自粘膠帶包裹。調頻天線用單偶極子天線，安裝時應垂直于地面，饋管型號為SDY-50-40。連接、固定、等電位處理和電視天饋線系統相同。

其次，調頻、電視天饋線系統的安裝架設可能會對中波天線的輸入阻抗產生影響，用矢量分析儀測量1 098 kHz，747 kHz的天線輸入阻抗，并和原來的數值進行比較，發現變化不大，對中波天線調配網絡進行微調，使之都符合標準。

最后，將調頻、數字電視發射機于相應的饋管連接好，處理好饋管、發射機、信號線、電源線的屏蔽層接地。用地電阻測試儀對接地點的接地電阻進行測量，接地電阻為0.5 Ω，滿足接地要求。

調頻發射機的信號源一路是衛星接收，另一路是通過專用網送來的光纖信號。數字電視發射機的信號是8套標清節目和一套高清節目，由播控中心打包成E1信號通過SDH光纖網絡傳輸到發射機。

將兩部中波廣播發射機、調頻數字電視發射機低功率開機，注意觀察各部發射機的指示參數，特別是反射電壓和駐波比VSWR這兩項指標[4]。開低功率運行0.5 h各項指示參數均正常。將各部發射機調整為滿功率狀態工作，時刻觀察每部發射機的各項指標，運行0.5 h，各項指示參數均正常。收聽、收看各套節目，沒有出現干擾現象。實踐證明，這次多業務共塔發射實驗圓滿成功。

3 ? ?結語

近年來，該發射機穩定運行，對平頂山地區進行實地收測，覆蓋達到預期要求，收聽、收看效果良好。利用中波并饋式自立天線實現中波、調頻、數字電視共塔發射是完全可行的。中波臺開展多業務播出模式，具有節省投資、場地、基礎設施建設等優點。

[參考文獻]

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[2]杜世清.中波數字化廣播三頻共塔帶寬展寬與抗干擾的設計[J].視聽界（廣播電視技術），2011（6）：34-35.

[3]酒冉.中波發射臺多頻共塔干擾消除的研究[J].西部廣播電視，2019（21）：246-247.

[4]李波.淺析中波多工與調頻多工共塔技術[J].通訊世界，2017（7）：16-17.

Study on multi-service common tower transmission of

medium wave independent antenna

Song Dongxiang

（Henan Province Pingdingshan Zhongbo Broadcasting Station， Pingdingshan 467000， China）

Abstract：The application of multi-frequency common tower technology in broadcast transmitting stations can effectively reduce the cost of construction projects and realize the full use of station resources. Under the background of increasing land cost and increasing frequency coverage requirements， it has great practical significance for the development of broadcasting and television. This paper analyzes it.

Key words：medium wave; common tower transmission; interference